ТЭ1/Азотная кислота: различия между версиями

дополнение
(дополнение)
(дополнение)
Все описанные методы получения
синтетической А. к. непосредственно из
воздуха, как уже было указано,
рентабельны лишь при наличии дешевой гидроэлектр.
энергии. Проблема связан. азота ([[ТЭ/Азот|см. ''Азот'']])
не могла бы считаться окончательно
разрешенной, если бы не был найден способ
получения сравнительно дешевой синтетической
А. к. Усвоение связ. азота удобрений
растениями особенно облегчено, если эти
удобрения представляют собою соли А. к.
Аммонийные соединения, внесенные в
почву, должны предварительно подвергнуться
нитрификации в самой почве ([[ТЭ/Азотные удобрения|см. ''Азотные удобрения''). Кроме того, А. к., наравне с
серной кислотой, является основой
многочисленных отраслей хим. промышленности
и военного дела. Получение взрывчатых
веществ и бездымного пороха (тротил,
нитроглицерин, динамит, пикриновая кислота
и мн. др.), анилиновых красок, целлулоида
и искусственного шелка, многих
медикаментов и т. д. невозможно без А. к.
Поэтому-то в Германии, отрезанной во время
мировой войны блокадой от источника
чилийской селитры и в то же время не
располагавшей дешевой гидроэлектрич.
энергией, в значительной степени развилось
производство синтетической А. к. по
контактному методу, исходя из
каменноугольного или синтетического аммиака путем
окисления его кислородом воздуха при
участии катализаторов. Во время войны
(1918 г.) в Германии производилось до
1 000 ''т'' азотной кислоты и азотнокислого
аммония в день.
 
Еще в 1788 г. Мильнером в Кэмбридже
была установлена возможность окисления
{{ch2|NH3}} в окислы азота при действии перекиси
марганца при нагревании. Кульман в 1839 г.
установил контактное действие платины
при окислении аммиака воздухом.
Технически же метод окисления аммиака до А. к.
был разработан Оствальдом и Брауэром и
запатентован ими в 1902 г. (Интересно,
что в Германии заявка Оствальда была
отклонена в виду признания приоритета
за франц. химиком Кульманом.) При
действии мелкораздробленной платины и
медленном течении газовой смеси, окисление
идет по реакции {{ch2|4NH3 + 3O2}} = {{ch2|2N2 + 6H2O}}.
Поэтому процесс д. б. строго регулирован
как в смысле значительной скорости
движения газовой струи, продуваемой через
контактный «конвертор», так и в смысле
состава газовой смеси. Поступающая в
«конверторы» смесь газов д. б. предварительно
тщательно очищена от пыли и примесей,
которые могли бы «отравить» платиновый
катализатор.
 
Можно предполагать, что присутствие
платины вызывает распад молекулы {{ch2|NH3}} и
образование нестойкого промежуточного
соединения платины с водородом. При этом
азот in statu nascendi подвергается
окислению кислородом воздуха. Окисление {{ch2|NH3}}
до {{ch2|HNO3}} протекает по следующим реакциям:
<center>{{ch2|4NH3 + 5O2}} = {{ch2|4NO + 6H2O}};</center>
охлажденный бесцветный газ {{ch2|NO}}, будучи
смешан с новой порцией воздуха,
самопроизвольно окисляется дальше с
образованием {{ch2|NO2}} или {{ch2|N2O4}}:
<center>{{ch2|2NO + O2}} = {{ch2|2NO2}}, или {{ch2|N2O4}};</center>
растворение образовавшихся газов в воде
в присутствии избытка воздуха или
кислорода связано с дальнейшим окислением
по реакции:
<center>{{ch2|2NO2 + O + H2O}} = {{ch2|2HNO3}};</center>
после чего получается {{ch2|HNO3}}, крепостью
примерно от 40 до 50%. Путем перегонки
полученной {{ch2|HNO3}} с крепкой серной к-той
можно получить, наконец, концентрированную синтетическую А. к. По
Оствальду, катализатор должен состоять из металлич.
платины, покрытой частью или вполне губчатой
платиной или платиновой чернью. Реакция должна протекать
при едва начавшемся красном калении и при значительной
скорости течения газовой смеси, состоящей из 10 и более
частей воздуха на 1 ч. {{ch2|NH3}}. Медленное течение газовой
смеси способствует полному распаду {{ch2|NH3}} до элементов.
При платиновой контактной сетке в 2 ''см'' скорость течения
газа д. б. 1—5 ''м''/''ск'', т. е. время
соприкосновения газа с платиной не должно превышать
1/100 ск. Оптимальные ''t''° лежат
около 300°. Смесь газа предварительно нагревается. Чем
больше скорость течения газовой смеси, тем больше и
выход {{ch2|NO}}. Работая с применением очень густой
платиновой сетки (катализатора) со смесью аммиака с
воздухом, содержащей ок. 6,3% {{ch2|NH3}}
Розе получили при ''t''° 450° следующие
результаты (при контактной поверхности платины в 3,35 ''см''²):
{| style="text-align:center;"
| style="padding:1em;" | Скор. теч.<br/>воздуха в ''л''/''ч''
| style="padding:1em;" | Скор. теч.<br/>{{ch2|NH3}}, в ''л''/''ч''
| style="padding:1em;" | Выход {{ch2|NH3}}<br/>в %
|-
| 7,80 || 0,633 || 62,69
|-
| 8,86 || 0,689 || 64,51
|-
| 11,30 || 0,891 || 76,36
|-
| 16,86 || 1,050 || 91,22
|-
| 19,80 || 1,267 || 96,06
|-
| 23,09 || 1,738 || 95,80
|-
| 26,98 || 1,721 || 93,10
|-
| 31,62 || 1,991 || 90,40
|}
Большее или меньшее содержание {{ch2|NH3}}
также имеет большое значение для направления
хим. процесса, который может итти
или по ур-ию: {{ch2|4NH3 + 5O2}} = {{ch2|4NO + 6H2O}}
(при содержании 14,38% {{ch2|NH3}}), или по
ур-ию: {{ch2|4NH3 + 7O2}} = {{ch2|4NO2 + 6H2O}} (при
содержании в смеси 10,74% {{ch2|NH3}}). С меньшим
</div>